Thème 3 : Défis du XXIe siècle.

D3 Contrôle de la qualité: dosages par titrage direct.

Dosage par titrage direct Définition : Le dosage par titrage direct est une méthode de dosage chimique en milieu aqueux qui permet de déterminer la concentration d'une espèce à doser, appelée espèce titrée, en la faisant réagir avec une espèce chimique de concentration connue, appelée espèce titrante. Schéma d'un titrage direct.

OH−+H+⟶H2O 2. La réaction support La réaction support est la réaction chimique se produisant entre l'espèce titrée et l'espèce titrante. Le dosage par titrage direct d'une solution de soude de concentration inconnue peut se faire en utilisant de l'acide chlorhydrique de concentration connue. L'acide chlorhydrique, qui est l'espèce titrante, va réagir avec la soude, qui est l'espèce titrée. Pour le titrage de la solution de soude (Na+,OH−) par la solution d'acide chlorhydrique (H+,Cl−), la réaction support est la suivante : OH−+H+⟶H2O La réaction support doit être totale, rapide et unique.

n(OH−)équivalence=n(H+)équivalence 3. L'équivalence du titrage. L'équivalence d'un titrage est l'état du système chimique au moment où les réactifs ont été introduits en proportions stœchiométriques. On considère une solution de soude de concentration inconnue titrée par une solution d'acide chlorhydrique. L'équivalence correspond à l'état pour lequel on aura ajouté autant de quantité de matière d'acide qu'il n'y avait de quantité de matière de soude en solution. Donc d'après l'équation de la réaction, on peut écrire la relation suivante : n(OH−)équivalence=n(H+)équivalence À l'équivalence, le volume d'espèce titrante versé dans la solution correspond au volume équivalent.

Coefficients stœchiométriques 4. Le repérage de l'équivalence Par colorimétrie. Par conductimétrie. Par pH-métrie. On peut utiliser le tableau réduit suivant Équation de titrage a A +   b B → c C + d D Quantités de matières à l’équivalence  CA . VA CB . VE Coefficients stœchiométriques a b Relation

a) Par colorimétrie Si la réaction de support fait intervenir des espèces colorées, l'équivalence pourra être repérée visuellement grâce à : La disparition de la coloration initiale due à la consommation totale de l'espèce titrée L'apparition d'une coloration due à la présence de l'espèce titrante dans la solution. Soit une solution d'eau oxygénée (qui est incolore) titrée par une solution d'ions permanganate de couleur violette à cause des ions permanganate. Une fois à l'équivalence, la solution devient colorée car les ions permanganate deviennent majoritaires.

Si les espèces titrante et titrée sont incolores, il est possible de rajouter une espèce colorée, appelée indicateur coloré, permettant de voir l'équivalence. Dans le titrage de la soude par de l'acide chlorhydrique, les deux espèces sont incolores. Il est possible alors de rajouter un indicateur coloré comme le bleu de bromothymol, qui est bleu avant l'équivalence puis devient jaune après. Couleurs du bleu de bromothymol forme acide 1 fuchsia zone de virage env. pH 0 forme acide 2 jaune zone de virage pH 6,0 à pH 7,6 forme basique bleu

Exemple d'une courbe d'un titrage conductimétrique. b) Par conductimétrie Lorsque la réaction de support fait intervenir des ions, le titrage peut se faire par suivi conductimétrique. Les ions disparaissant ou apparaissant pendant la réaction, la courbe représentant la conductivité de la solution σ en fonction du volume de solution titrante versée V se découpe en deux droites de pentes distinctes. Le volume équivalent correspond à l'abscisse définie par l'intersection des deux droites. Exemple d'une courbe d'un titrage conductimétrique.

Exemple d'une courbe d'un titrage pH-métrique c) Par pH-métrie Lorsque la réaction de support est une réaction acido-basique, le titrage peut se faire par suivi pH-métrique. La courbe représentant le pH en fonction du volume de solution titrante versé V présente un saut de pH proche de l'équivalence. Le volume équivalent est repéré en utilisant la méthode des tangentes ou la méthode de la dérivée Exemple d'une courbe d'un titrage pH-métrique

Le volume équivalent est repéré en utilisant la méthode des tangentes.

Le volume équivalent est repéré en utilisant la méthode de la dérivée.

FIN D3